盾構(gòu)通過礦山法施工隧道段關(guān)鍵技術(shù)研究

（中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

為了提高隧道施工的經(jīng)濟(jì)效益，在施工過程中，應(yīng)利用先進(jìn)的施工手段和施工工藝，在保證安全施工的前提下，降低施工難度，保證隧道施工的質(zhì)量符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)。

目前，盾構(gòu)法是一種常見的施工技術(shù)手段，具有較高的自動化水平，可避免氣候因素的影響，施工速度相較其他方法更快，減少了對人力資源的依賴。

盾構(gòu)法主要的工作原理是先對巖土層進(jìn)行爆破、清除工作，再使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入隧道內(nèi)開始挖掘工作，盾構(gòu)機(jī)的鋼組件會支撐未襯砌的隧洞，承擔(dān)隧洞周圍的土層壓力、地下水及地下水壓，確保安全性，提升了經(jīng)濟(jì)效益。

1 盾構(gòu)通過礦山法施工過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)

1.1 管片接縫出現(xiàn)滲漏

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入隧道后，正常的情況下應(yīng)保證有足夠的阻力形成反作用力擠壓管片，保證管片不出現(xiàn)漏縫，但由于在隧道施工的過程中，前方?jīng)]有土層形成阻力，無法滿足盾構(gòu)機(jī)需要的擠壓力，進(jìn)而無法保證管片止水膠條的正常作業(yè)，降低防水的效果，管片接縫的地方會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，影響整體的工作質(zhì)量[1]。

1.2 盾構(gòu)機(jī)偏差過大造成危險(xiǎn)

使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道工作前，為了保證工程的順利完成，需要進(jìn)行隧道暗挖空推段的工作，保證后期的施工順利推進(jìn)。

進(jìn)行暗挖空推段工作時(shí)，盾構(gòu)機(jī)需要通過上下軟硬程度有差異的土層，如果土層的強(qiáng)度過硬時(shí)，盾構(gòu)機(jī)在運(yùn)行的過程中會出現(xiàn)機(jī)體上抬的現(xiàn)象，使隧道的軸線偏離預(yù)定的位置，甚至破壞隧道內(nèi)的結(jié)構(gòu)，影響整體的工程質(zhì)量。

1.3 刀片出現(xiàn)卡殼

山體爆破的過程中，運(yùn)用爆破法時(shí)會出現(xiàn)欠挖和超挖的現(xiàn)象。對盾構(gòu)機(jī)造成的損害主要是欠挖問題，出現(xiàn)欠挖時(shí)，隧道開挖的輪廓線應(yīng)明顯小于隧道設(shè)計(jì)的輪廓線，盾構(gòu)機(jī)在通過時(shí)易引起卡殼的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和安全質(zhì)量。

1.4 管片上浮風(fēng)險(xiǎn)

運(yùn)用管片工作前，為了保證密實(shí)度及穩(wěn)固性，應(yīng)對管片進(jìn)行基礎(chǔ)的填充工作，采用豆礫石進(jìn)行填充時(shí)，應(yīng)注意填充的程度，避免由于填充不到位出現(xiàn)管片上浮的現(xiàn)象。

在填充的過程中，如果未填充管片，會使形成的初支出現(xiàn)縫隙，不均勻的空隙會增加注漿工作的難度，影響填充的難度，使頂部填充的緊實(shí)度不夠，使管片出現(xiàn)向上浮動的現(xiàn)象或崩角的情況，影響工程的質(zhì)量安全[2]。

2 盾構(gòu)通過礦山法施工隧道段關(guān)鍵技術(shù)

2.1 管片填充技術(shù)

管片填充技術(shù)是礦山法施工的關(guān)鍵技術(shù)，利用管片填充技術(shù)時(shí)，管片填充順序應(yīng)符合先下后上的規(guī)則，先將倒臺填充完，再對導(dǎo)臺的左右兩側(cè)進(jìn)行填充，填充時(shí)土層的均勻程度及密實(shí)度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，完成填充后，再對隧道上方進(jìn)行填充。

填充時(shí)，導(dǎo)臺填空內(nèi)應(yīng)裝滿礫石，導(dǎo)臺外裝一部分即可。施工過程中應(yīng)注重管片的填充，保證管片填充的質(zhì)量。

2.2 導(dǎo)臺施工技術(shù)

礦山法施工隧道段過程中，盾構(gòu)法是工程施工常見的施工方式，在施工過程中，導(dǎo)臺施工技術(shù)具有重要的地位，導(dǎo)臺施工技術(shù)指對工程中的導(dǎo)向平臺采取相應(yīng)的施工手段，為盾構(gòu)機(jī)在隧道底部提供方向的指導(dǎo)，推進(jìn)施工進(jìn)程，保證施工不偏離方向。

導(dǎo)向施工平臺建筑的材料應(yīng)采取混凝土，建造的高度及在隧道中心的位置應(yīng)符合施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以此充分發(fā)揮自身的效用。

2.3 二次注漿技術(shù)

二次注漿技術(shù)指在隧道洞門對出現(xiàn)的縫隙進(jìn)行填密壓實(shí)處理，在施工的過程中根據(jù)工程現(xiàn)狀，避免出現(xiàn)浮力等物理作用造成的誤差，因?yàn)楣芷瑫艿揭后w產(chǎn)生的浮力發(fā)生上升的現(xiàn)象。為了保證灌漿的效果符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在管片的上方安置支架，填實(shí)出現(xiàn)的縫隙，提高密實(shí)度。二次注漿工作結(jié)束后，應(yīng)保證上浮的高度控制在1.5 mm以下，使灌漿的工作符合質(zhì)量要求[3]。

2.4 避免盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)“磕頭”技術(shù)

“磕頭”現(xiàn)象是盾構(gòu)機(jī)在隧道工程施工的過程中較易出現(xiàn)的一種情況，大多數(shù)盾構(gòu)機(jī)自身體積龐大，過大的自重不利于工程的施工，在施工的過程中盾構(gòu)機(jī)會直接將刀盤切入墻體，引起“磕頭”情況。在使用盾構(gòu)機(jī)的過程中，未把控好施工速度，當(dāng)速度過快時(shí)，易導(dǎo)致出現(xiàn)“磕頭”現(xiàn)象。“磕頭”現(xiàn)象出現(xiàn)會嚴(yán)重影響整體的施工質(zhì)量及工程的進(jìn)度，不利于推進(jìn)工程的順利進(jìn)行[4]。

在使用盾構(gòu)機(jī)施工的過程中應(yīng)注意盾構(gòu)機(jī)自身的問題，注意姿態(tài)及自重等影響因素，推進(jìn)的速度不宜過快，以免造成“磕頭現(xiàn)象”。

2.5 支頂回收技術(shù)

支頂?shù)闹饕饔檬侵味巫{后的管片，在二次注漿后，為了保證管片具有足夠的應(yīng)力，應(yīng)利用支柱進(jìn)行支撐。當(dāng)漿液將管片包裹嚴(yán)實(shí)后，達(dá)到預(yù)期的效果便可將支頂撤出，在撤出支頂時(shí)應(yīng)保證不對管片產(chǎn)生負(fù)面影響，不出現(xiàn)變形現(xiàn)象[5]。如果管片注漿后未達(dá)到質(zhì)量標(biāo)注，撤出支頂后，會造成不良的后果。

2.6 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制技術(shù)

在具體施工過程中，施工人員應(yīng)充分依據(jù)盾構(gòu)機(jī)自身的姿態(tài)進(jìn)行施工，科學(xué)利用行業(yè)中相關(guān)技術(shù)，保證運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)時(shí)符合施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

在施工的過程中，盾構(gòu)機(jī)在豎直位置、水平位置兩個(gè)方向上應(yīng)進(jìn)行交叉施工，增強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)性能、動力，保證推進(jìn)油缸順利向前進(jìn)行。

在施工過程中，應(yīng)注意不間斷地采用交叉的方法，在交替進(jìn)行時(shí)應(yīng)注意每個(gè)位置的推進(jìn)長度，應(yīng)保證在合理的范圍內(nèi)，避免過長的操作進(jìn)程[6]。應(yīng)嚴(yán)格要求施工人員在施工的過程中按照要求具體進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)人為的不規(guī)范現(xiàn)象造成的工程失誤，影響隧道段工期的進(jìn)度。

2.7 出現(xiàn)特殊情況時(shí)的緊急處理技術(shù)

隧道施工的工作環(huán)境復(fù)雜，在進(jìn)洞時(shí)易引發(fā)筒水狀況，進(jìn)行隧道施工前，技術(shù)工作人員應(yīng)對地下復(fù)雜的施工因素進(jìn)行了解，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的注漿工作，掌握刀盤推進(jìn)的速度及方法，在盾體進(jìn)入洞門時(shí)應(yīng)利用棉胎進(jìn)行輔助，水流減弱時(shí)，便立即將隧道洞門封住。

3 盾構(gòu)通過礦山法施工安全措施

采用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道施工時(shí)，施工人員應(yīng)結(jié)合盾構(gòu)通過礦山法施工隧道段關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行施工，規(guī)避施工過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，采取適當(dāng)?shù)陌踩芸卮胧7]。

（1）盾構(gòu)機(jī)上到倒臺前，為了保證向前推進(jìn)的準(zhǔn)確性，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行全面的測量工作，將所有的測量控制點(diǎn)準(zhǔn)確程度提高到具體的標(biāo)準(zhǔn)。盾構(gòu)程度進(jìn)一步推進(jìn)，應(yīng)利用人工復(fù)測的手段再次研究盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，及時(shí)解決盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)時(shí)出現(xiàn)的問題，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)的距離接近20 m時(shí)，應(yīng)放慢推進(jìn)速度，以減少盾構(gòu)機(jī)的推力，使土體呈現(xiàn)均勻、穩(wěn)定狀態(tài)，以免發(fā)生洞體塌陷情況。

（2）注意盾構(gòu)機(jī)管片的拼裝工作，管片組裝成環(huán)狀時(shí)，應(yīng)避免出現(xiàn)松動現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)松動及時(shí)擰緊，在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過程中，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查復(fù)緊工作[8]。

對盾構(gòu)管片的填充工作應(yīng)更嚴(yán)格，填充的工作須在盾構(gòu)機(jī)開始工作前進(jìn)行，為了保證作業(yè)安全性，填充材質(zhì)選擇直徑5～10 mm的豆礫石，填充數(shù)量應(yīng)依據(jù)隧道和管片間位置決定，工作人員應(yīng)依據(jù)具體的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)得出準(zhǔn)確的填充數(shù)量，避免因數(shù)量不足導(dǎo)致工程質(zhì)量問題。

（3）采用爆破手段時(shí)，若爆破不徹底，會出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象，影響盾構(gòu)機(jī)的挖掘質(zhì)量，因此，應(yīng)對欠挖進(jìn)行工程進(jìn)行彌補(bǔ)，采取管控措施對欠挖部位進(jìn)行復(fù)測和人工鑿除，保證斷面符合工程需要的尺寸，不影響盾構(gòu)通過礦山法施工隧道段技術(shù)的實(shí)施[9]。

4 結(jié)語

在隧道段施工過程中，復(fù)雜環(huán)境給施工帶來了較大難度，盾構(gòu)通過礦山法在隧道施工中難度較大，因此，在施工的過程中，應(yīng)依據(jù)工程的特點(diǎn)，采用相關(guān)的盾構(gòu)施工技術(shù)，避免施工過程中出現(xiàn)危險(xiǎn)因素，提高工程的質(zhì)量，保證工程的順利推進(jìn)。本文主要針對管片填充技術(shù)、二次注漿技術(shù)、導(dǎo)臺施工技術(shù)、避免盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)“磕頭”、支頂回收技術(shù)、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制技術(shù)、特殊情況緊急處理技術(shù)進(jìn)行分析。針對施工過程中可能出現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)采取安全手段，有利于工程施工的具體實(shí)踐，針對具體的實(shí)際情況采取不同的技術(shù)手段，做到靈活運(yùn)用，保證施工的順利進(jìn)行。